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用DSP實現增量式光電編碼器的細分

作者: 時間:2010-12-22 來源:網絡 收藏

原始信號進行細分是采用各類光柵器件進行高精度位置測量、角度測量過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。細分方法多種多樣,針對各種現有的電子學細分方案并結合實際應用,本文采用軟件程序判卦限,查表細分方法,實現了針對測角傳感器信號的2048次細分。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/151159.htm

關鍵詞:,, 細分

1 引言

目前,,,,,,,需要考慮實時性的問題。

有很多采取純硬件進行細分的方法,如,電阻鏈細分,空間細分,鎖相倍頻,還有兩種方法的結合使用等。上述幾種方法在實際應用中被廣泛采用,特別是電阻鏈細分,在低倍頻的情況下是一種很好的方案。但是在高倍頻的情況下,不可避免地出現大量使用比較器的情況,以及比較器死區(qū)(滯后區(qū))問題,難以調節(jié)??臻g細分的方法中,主要解決的問題是切割電平精準的問題,其中的三角波切割三角波的方案有很多優(yōu)點,可以改變使用過零比較造成的細分誤差。但是仍然存在大量使用比較器的問題,調節(jié)起來比較繁瑣。鎖相倍頻細分的方法,一方面,成本較前兩種高,另一方面,受環(huán)境溫度的影響比較大,實際的應用中很少采用。

高速數字處理器件DSP的應用可以極大地改善系統(tǒng)的實時性,DSP中集成了16路10位A/D轉換,有豐富的硬件資源,比較器、定時器,和兩個專門用于產生PWM波的事件管理器。DSP中豐富的指令集為做除法提供了條件。設DSP(2407a)的時鐘頻率是40MHZ,除法程序可以在35個指令周期內執(zhí)行完,兩路A/D轉換需要29個指令周期,查詢數據得細分值需要兩個指令周期。共69個指令周期,DSP中程序執(zhí)行是流水線執(zhí)行的,一個時鐘周期最多可以執(zhí)行4條指令。則需要不到1.6us就可以得到精確的光柵位移值。對于一般的應用場合,用DSP細分可以足夠保證控制器500KHz的頻帶,和定位的精確性。

本文從原理上考慮在DSP中完成細分的方案,使用取絕對值,八卦限理論,利用DSP器件(速度為25納秒)對信號進行邏輯運算和處理等一整套信號細分方案。

2 細分及框圖

通過軟件查詢的方式進行細分。從光電編碼器輸出的兩路角位移信號首先進行濾波整型,硬件辨向,提取整周期信號,得到粗位移;對兩路信號進行A/D轉換,通過U函數得到計數脈沖,從而得到卦限值,通過V函數得到精位移的地址信號,查詢得到精位移。系統(tǒng)框圖如下:

輸入的兩路信號分別是x1=2.5*sin(fai)+2.5(v),x2=-2.5*cos(fai)+2.5(v);在DSP中有專門的16路A/D轉換電路,因而不用再設計A/D轉換電路。A/D轉換后得到y(tǒng)1=|2.5*sin(fai)|,y2=|-2.5*cos(fai)|。對其進行卦限計數,

A/D轉換周期由軟件設定,而在硬件電路實現時,必須要考慮卦限信號,控制信號的高度同步,但在實際電路中是很難做到的。

如果將該數據與相位之間的對應關系用一張表來描述,就是我們所建立的細分表,放在DSP中的SRAM中,DSP中集成了2K×16的SRAM,足夠放置查詢表。兩者之間并不是一一對應關系。

(FAI)(t)=arctanθt∝sinxt/cosxt;

軟件流程圖如下:

軟件程序流程圖:

U函數取為U=y1*y2*(y2-y1);當U為零時,卦限信號就增加1

; ;;;;;;;;;;-------細分程序

XIFEN: LDP #0E1h;

CLRC SXM ; 抑制符號位擴展

LACC RESULT0,10

SACH X1 ; 存X1值

LACC RESULT1,10 ;

SACH X2; 存X2值

SETC SXM ;允許符號位擴展

LACL R1SIN;

SUB #JUNZHI ;(2.5V);

ABS

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